KR101541947B1 - 초음파 접합 장치 - Google Patents

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토레이 엔지니어링 컴퍼니, 리미티드
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Abstract

한쪽면에 전극이 형성된 전극면을 갖고, 전극면에 대한 이면이 초음파 혼에 흡착 유지되는 칩 부품에 초음파 진동을 부여함으로써, 기판의 전극에 칩 부품의 전극을 초음파 접합하는 초음파 접합 장치이며, 칩 부품의 이면을 초음파 혼에 흡착 유지하기 전에 칩 부품의 이면을 검사하는 칩 이면 검사 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 초음파 접합 장치. 초음파 혼의 칩 유지면의 연마 주기가 길고, 초음파 혼의 사용 수명이 긴 초음파 접합 장치를 제공할 수 있다,

Description

초음파 접합 장치{ULTRASONIC BONDING APPARATUS}
본 발명은, 전자 부품 등의 칩 부품의 전극을 기판 등의 작업물의 전극에 압박 또는 압박 및 가열하면서, 접합 부위에 초음파 진동을 부여함으로써 초음파 접합하는 초음파 접합 장치에 관한 것이다.
전자 부품 등의 칩 부품의 전극을 기판 등의 전극에 접합하는 경우, 칩 부품의 전극을 기판의 전극에 압박하면서 당해 부위에 초음파 진동을 부여하여 접합하고 있다. 이 초음파 접합에 사용되는 초음파 접합 헤드는, 초음파 진동을 발생시키는 초음파 발생기와, 발생하는 초음파 진동을 전달시키는 초음파 혼(horn)과, 초음파 혼에 형성된 칩 부품을 흡착 유지하는 칩 유지면으로 구성되어 있다.
한편, 전자 부품 등의 칩 부품은, 반도체 웨이퍼에 전자 회로나 전극을 형성한 후, 전자 회로나 전극이 형성된 면의 이면이 다이싱용 시트에 부착되고, 절단 분리(다이싱)됨으로써 개별 편(片)으로 제작되고 있다. 다이싱용 시트와 반도체 웨이퍼는 접착제에 의해 부착되어 있어, 다이싱 후의 칩 부품의 이면(전자 회로나 전극이 제작된 면의 이면)에 접착제가 잔류하고 있는 경우가 있다.
이들 칩 부품의 이면에 부착된 접착제는, 초음파 혼의 칩 유지면으로 칩 부품의 이면을 흡착 유지할 때에, 칩 유지면측에 부착되어 버리는 경우가 있다. 그리고 초음파 접합을 반복함으로써 점차 초음파 혼의 칩 유지면에 접착제 등의 이물질이 퇴적되어 가, 부분적으로 돌기 형상으로 성장해 간다. 그렇게 되면, 칩 유지면과 칩 부품의 이면의 마찰력이 변화되어, 초음파 혼에 전달된 에너지가 칩 부품에 양호하게 부여되지 않아 접합 불량을 초래하게 된다.
그로 인해, 정기적으로 초음파 혼의 칩 유지면을 지석으로 연마하여 칩 유지면에 형성된 돌기물을 제거하는 작업이 행해지고 있다(예를 들어, 특허 문헌 1).
특허 문헌 1 : 일본 특허 출원 공개 제2003-197684호 공보
상기와 같은 초음파 접합 장치에서는, 연마를 위해 일단 장치를 정지시켜야 해, 장치의 정지에 의해 생산성이 높아지지 않는다고 하는 문제가 있다. 또한, 연마를 거듭함으로써 칩 유지면이 마모되어 버리면, 초음파 혼 전체를 교환해야 해, 장치의 정지 시간이 더욱 증가하게 된다.
그로 인해, 이러한 초음파 접합 장치에서는, 초음파 혼의 사용 수명이 짧은 것이 문제로 되고 있었다.
본 발명은 상기 문제점에 비추어, 초음파 혼의 칩 유지면의 연마 주기가 길고, 초음파 혼의 사용 수명이 긴 초음파 접합 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 관한 초음파 접합 장치는, 한쪽면에 전극이 형성된 전극면을 갖고, 전극면에 대한 이면이 초음파 혼에 흡착 유지되는 칩 부품에 초음파 진동을 부여함으로써, 기판의 전극에 칩 부품의 전극을 초음파 접합하는 초음파 접합 장치이며, 칩 부품의 이면을 초음파 혼에 흡착 유지하기 전에 칩 부품의 이면을 검사하는 칩 이면 검사 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 것으로 이루어진다.
이러한 본 발명에 관한 초음파 접합 장치에 있어서는, 상기 칩 이면 검사 수단은, 예를 들어 칩 부품의 이면의 이물질 부착 상태를 관찰하는 관찰 수단과, 상기 관찰 수단의 관찰 결과와 미리 설정한 이물질 부착률을 비교하는 비교 수단으로 구성된다.
또한, 본 발명에 관한 초음파 접합 장치는, 칩 부품의 이면을 초음파 혼에 흡착 유지하기 전에 칩 부품의 이면을 세정하는 세정 수단을 구비하고 있는 것이 바람직하다. 이 세정 수단은, 예를 들어 칩 부품의 이면을 플라즈마에 의해 세정하는 플라즈마 세정 수단으로 구성할 수 있다.
혹은, 칩 부품의 이면을 초음파 혼에 흡착 유지하기 전에 칩 부품의 이면을 자외선에 의해 세정하는 자외선 세정 수단을 구비하고 있는 구성으로 할 수도 있다.
혹은, 칩 부품의 이면을 초음파 혼에 흡착 유지하기 전에 칩 부품의 이면을 유기 용제를 사용하여 세정하는 유기 용제 세정 수단을 구비하고 있는 구성으로 할 수도 있다.
상기 칩 부품의 이면의 관찰 수단은, 예를 들어 칩 부품의 이면의 법선 방향에 배치되어 칩 부품의 이면으로부터의 산란광을 관찰하는 카메라와, 상기 카메라와 칩 부품의 이면을 연결하는 법선에 대해 소정의 기울기를 갖는 방향에 배치된 광원으로부터 칩 부품의 이면에 소정의 각도로 광을 조사하는 사광(斜光) 조사 수단을 갖는 구성으로 할 수 있다.
본 발명에 관한 초음파 접합 장치에 따르면, 초음파 혼에 칩 부품을 흡착 유지하기 전에, 흡착 유지되는 측인 칩 부품의 이면을 칩 이면 검사 수단에 의해 검사하므로, 칩 부품의 이면에 접착제 등의 이물질이 부착되어 있었다고 해도, 초음파 접합 전에 사전에 이물질의 유무를 확인할 수 있다. 그로 인해, 초음파 혼의 칩 유지면(칩 부품이 흡착 유지되는 초음파 접합 혼측의 면을 말함)에의 이물질의 부착을 미연에 방지할 수 있다. 이물질이 칩 유지면에 부착되지 않으므로, 이물질의 퇴적에 의한 돌기가 칩 유지면에 발생하는 일은 없다. 그로 인해, 생산을 계속해도 초음파 접합시의 칩 부품과 칩 유지면의 마찰 계수는 일정하게 유지되어, 초음파 접합의 품질이 안정된다. 그리고 칩 유지면의 정기적인 연마도 불필요해져, 초음파 혼의 수명을 대폭 상승시킬 수 있어, 생산성이 대폭 향상된다.
또한, 칩 이면 검사 수단을, 이물질의 부착 상태를 관찰하는 관찰 수단과, 상기 관찰 수단의 관찰 결과와 미리 설정한 이물질 부착률을 비교하는 비교 수단으로 구성하면, 칩 부품의 이면을 비접촉으로 검사할 수 있어, 검사에 수반되는 이물질의 부착을 방지할 수 있다. 또한, 초음파 혼에 칩 부품을 흡착 유지하기 전에 미리 설정한 이물질 부착률을 기준으로 이면의 비교 검사를 행하므로, 초음파 접합되는 칩 부품의 품질이 안정된다.
또한, 칩 부품의 이면에 부착된 이물질을 플라즈마에 의해 세정하는 플라즈마 세정 수단을 구비하고 있는 구성으로 하면, 플라즈마 세정에 의해 이물질을 확실하게 제거할 수 있다. 특히 접착제 등의 유기물은 플라즈마 조사에 의해 확실하게 제거할 수 있다.
또한, 칩 부품의 이면에 부착된 이물질을 자외선에 의해 세정하는 자외선 세정 수단을 구비하고 있는 구성으로 하면, 자외선 세정에 의해 이물질을 확실하게 제거할 수 있다.
또한, 칩 부품의 이면에 부착된 이물질을 유기 용제를 사용하여 세정하는 유기 용제 세정 수단을 구비하고 있는 구성으로 하면, 유기 용제 세정에 의해 이물질을 확실하게 제거할 수 있다. 특히 접착제 등의 유기물을 용이하게 제거할 수 있다.
또한, 칩 이면 관찰 수단을 카메라와 사광 조사 수단으로 구성하면, 칩 부품의 이면에 이물질이 없는 경우는, 사광 조사 수단으로부터 조사된 광은 이면에서 정반사되어 이면의 법선 방향에 배치된 카메라에는 들어가지 않지만, 칩 부품의 이면에 이물질이 있는 경우에는, 조사된 광이 이물질에 의해 산란되어, 카메라에 산란광이 들어가게 된다. 결과적으로, 어두운 시야에 이물질이 밝게 떠오른 것과 같이 카메라에 보이므로, 이물질을 높은 검출 감도로 검출할 수 있게 된다. 이와 같이 칩 부품의 이면의 이물질을 검사함으로써, 이물질을 3차원적으로 검출하는 검출 장치를 사용하는 일 없이, 사광 조사 수단을 이용한 간이한 장치 구성으로 할 수 있다. 그로 인해, 용이하게 초음파 혼에의 칩 부품의 흡착 유지 전에 칩 이면 검사 수단을 배치할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 초음파 접합 장치의 개략 측면도이다.
도 2는 제1 실시 형태의 초음파 접합의 동작 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 초음파 접합 장치의 개략 측면도이다.
도 4는 제2 실시 형태의 초음파 접합의 동작 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시 형태에 있어서의 초음파 접합의 동작 흐름도이다.
이하에, 본 발명의 실시 형태에 대해 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태의 초음파 접합 장치(1)의 개략 측면도, 도 2는 그 초음파 접합 장치(1)에 있어서의 초음파 접합의 동작 흐름도이다. 도 1에 있어서, 직교 좌표계의 3축을 X, Y, Z로 하고, XY 평면은 수평면, Z축 방향은 연직 방향, Z축 주위는 θ방향으로 한다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 초음파 접합 장치(1)는 칩 공급부(2)와, 칩 반송부(3)와, 칩 이면 검사부(4)와, 초음파 접합부(5)와, 제어부(6)로 구성되어 있다. 칩 부품(7)은, 반도체 회로와 전극(71)이 형성된 전극면(7a)과, 그 전극면(7a)에 대한 이면(7b)을 구비하고 있다. 이 칩 부품(7)으로서는, 예를 들어 IC 칩, 반도체 칩, 광소자, 표면 실장 부품, 웨이퍼 등 종류나 크기에 관계없이, 기판과 접합시키는 측의 모든 형태의 것을 포함한다.
칩 공급부(2)는, 칩 부품(7)의 이면(7b)을 Z방향 상측으로 하여 복수의 칩 부품(7)을 정렬 수납하고 있는 칩 트레이(21)와, 칩 트레이(21)에 수납된 칩 부품(7) 중 선택된 칩 부품(7)을 픽업하여 칩 반송부(3)로 반송하는 Z축 방향으로 이동 가능한 콜릿(22)과, 콜릿(22)을 X방향 및 Y방향으로 이송하는 가이드 레일(23)로 구성되어 있다.
칩 반송부(3)는 칩 부품(7)을 반송하는 반송대인 칩 슬라이더(31)와, 칩 슬라이더(31)를 X방향으로 반송하는 반송 기구(32)로 구성되어 있다. 칩 슬라이더(31)는 칩 공급부(2)로부터 반송된 칩 부품(7)을 도 1의 위치 A에서 수취한다. 칩 슬라이더(31)에는 반송 중에 칩 부품(7)을 유지할 수 있도록 흡인 구멍(33)이 전극면(7a)측에 형성되어 있고, 도시하지 않은 흡인 펌프와 호스를 통해 접속되어 있다. 반송 기구(32)는 칩 슬라이더(31)를 도 1의 위치 A, B 및 C에 위치 결정 가능하게 구성되어 있다. 반송 기구(32)는 X방향으로 연장되는 볼 나사(34)와 볼 나사(34)를 구동하는 서보 모터(35) 및 볼 나사(34) 상을 이동하는 칩 슬라이더(31)가 연결된 너트(도시하지 않음) 등으로 구성되어 있다. 후술하는 제어부(6)에 의해 서보 모터(35)를 위치 제어함으로써, 칩 슬라이더(31)가 위치 A, B, C 중 어느 하나에 위치 결정되도록 되어 있다. 도 1의 위치 B에는, 칩 검사부(4)가 배치되고, 위치 C에는 초음파 접합부(5)가 배치되어 있다. 칩 부품(7)은 이면(7b)이 Z방향 상측으로 되도록 반송되고, 위치 B에서는 후술하는 카메라(41)가 이면(7b)을 관찰할 수 있도록 되어 있다. 위치 C로 반송되는 칩 부품(7)은, 후술하는 초음파 혼(522)의 칩 유지면(523)에 이면(7b)을 흡착 유지함으로써, 칩 슬라이더(31)로부터 칩 유지면(523)에 칩 부품(7)이 전달된다. 도 1에서는, 위치 A에 있어서의 칩 슬라이더(31)와 칩 부품(7)을 실선으로 표기하고, 위치 B, C에 있어서의 칩 슬라이더(31)와 칩 부품(7)을 점선으로 표기하고, 칩 유지면(523)에 흡착 유지된 칩 부품(7)을 실선으로 표기하였다.
칩 이면 검사부(4)는 칩 슬라이더(31)가 정지하는 위치 B의 Z방향 상방에 배치된 카메라(41)와 사광 조사 수단(42)과 차폐판(43)으로 구성되어 있다. 카메라(41)와 사광 조사 수단(42)은 본 발명에 있어서의 관찰 수단에 상당한다. 카메라(41)는 CCD 카메라를 사용할 수 있고, 그 광축이 위치 B에 위치 결정된 칩 슬라이더(31) 상의 칩 부품(7)의 이면(7b)에 대해 법선 방향(수직)으로 되도록 배치되어 있다. 사광 조사 수단(42)은 칩 부품(7)의 이면(7b)과 카메라(41)를 연결하는 법선에 대해 소정의 기울기를 갖는 방향에 배치되어 있다. 사광 조사 수단(42)으로부터 조사되는 광은 칩 부품(7)의 이면(7b)에 소정의 각도로 조사되도록 되어 있다. 사광 조사 수단(42)은 위치 B에 정지한 칩 슬라이더(31) 상의 칩 부품(7)을 둘러싸도록 복수의 광원으로 구성할 수 있다. 사광 조사 수단(42)으로서는, 예를 들어 램프와 렌즈 또는 미러를 조합한 평행광 광원이나, 광파이버를 묶은 번들 파이버를 사용한 광원, LED 광원 등을 사용할 수 있다.
칩 부품(7)의 이면(7b)에 부착되어 있는 이물질은, 주로 다이싱용 시트에 사용되고 있는 접착제이다. 접착제와 같은 유기물은, 공기와는 다른 굴절률을 갖는다. 그로 인해, 유기물의 표면에서 조사된 광의 일부를 반사한다. 특히 칩 부품(7)의 이면(7b)에 부착된 유기물의 표면 형상은 미소하고 랜덤한 요철을 갖고 있다. 이 유기물의 표면에서 반사된 광의 일부가, 법선 방향에 배치된 카메라(41)에 인식되도록 되어 있다. 또한, 유기물의 표면을 투과하여 칩 부품(7)의 이면(7b)에 도달한 광은, 이면(7b)에서 반사되고, 다시 유기물의 표면에서 굴절되어 산란한다. 이들 산란광이 카메라(41)에 의해 인식되도록 되어 있다. 이와 같이, 사광 조사 수단(42)으로부터 조사되는 광은, 접착제와 같은 유기물의 표면에서 일부가 반사되고, 일부가 유기물을 투과하도록 되어 있다.
칩 부품(7)의 이면(7b)에 접착제 등의 이물질이 없는 경우는, 사광 조사 수단(42)으로부터 조사된 광은 이면(7b)에서 정반사되어, 이면(7b)의 Z방향 상방에 배치한 카메라(41)에는 들어가지 않는다. 그러나 칩 부품(7)의 이면(7b)에 접착제 등의 이물질이 존재하면, 전술한 바와 같이 조사된 광이 접착제 등의 이물질에 의해 산란되어 카메라(41)에 산란광이 들어가게 된다. 결과적으로, 어두운 시야에 접착제 등의 이물질이 밝게 떠오르는 것과 같이 카메라(41)에 보이므로, 접착제 등의 이물질을 높은 검출 감도로 검출할 수 있도록 되어 있다.
이와 같이 칩 부품(7)의 이면(7b)의 접착제 등의 이물질을 검출하고 있으므로, 접착제 등의 이물질을 3차원적으로 검출하는 검출 장치를 사용하는 일 없이 사광 조사 수단(42)을 이용한 간이한 장치 구성으로 할 수 있다. 그로 인해, 후술하는 칩 유지면(523)에의 칩 부품(7)의 흡착 유지 전에 칩 이면 검사부(4)를 구비할 수 있다.
또한, 실제의 칩 부품(7)의 이면(7b)에는, 접착제에 한정되지 않고 다이싱시의 절삭 부스러기나 미소한 티끌 등이 부착되어 있을 가능성이 있다. 본 실시 형태에서는, 이들을 총칭하여 이물질이라 기재한다. 또한, 미리 접착제를 칩 부품(7)의 이면(7b)에 부착시키는 경우에는 접착제라는 기재를 사용한다.
차폐판(43)은 카메라(41)와 사광 조사 수단(42)을 덮도록 배치되어 있다. 이것은, 칩 이면 검사부(4)에의 외란광을 차단할 목적으로 구비되어 있다.
칩 이면 검사부(4)는 본 발명에 있어서의 칩 이면 검사 수단에 상당한다.
초음파 접합부(5)는 가압 기구(51)와 초음파 접합 헤드(52)와 기판 스테이지(53)로 구성되어 있다. 가압 기구(51)는 가압 실린더(511)와 가압 실린더(511)로부터 Z방향 하방을 향한 로드(512)와 로드(512)에 연결된 헤드 지지 부재(513)로 구성되어 있다. 가압 실린더(511)의 신축 동작에 연동하여 로드(512)가 Z방향으로 상하 이동되도록 되어 있다. 헤드 지지 부재(513)는 역U자형으로 형성되어 있고, 상면(514)에서 로드(512)의 하부에 연결되어 있다. 또한, 헤드 지지 부재(513)는 그 좌우의 측부(아암부)에 의해, 초음파 접합 헤드(52)를 지지하고 있다. 이에 의해, 설정된 압박 하중이, 가압 실린더(511)의 신축에 의해, 초음파 접합 헤드(52)에 가해지도록 되어 있다.
초음파 접합 헤드(52)는 초음파 진동을 발생하는 초음파 발생기(521)와, 발생한 초음파 진동을 전달시키는 초음파 혼(522)과, 초음파 혼(522)에 형성된 칩 부품(7)의 이면(7b)을 흡착 유지하는 칩 유지면(523)으로 구성되어 있다. 초음파 혼(522)에 전달된 초음파 진동은, 칩 유지면(523)에 흡착 유지된 칩 부품(7)에 부여되도록 되어 있다. 칩 유지면(523)에는, 흡인 구멍(524)이 형성되어 있고, 도시하지 않은 흡인 펌프와 배관을 통해 접속되어, 흡인 펌프의 작동에 의해 칩 부품(7)의 이면(7b)을 흡착할 수 있도록 되어 있다.
기판 스테이지(53)는 도면 중 좌우와 전후의 수평 방향(X, Y방향) 및 θ방향으로 이동 가능하게 구성되어 있다. 기판 스테이지(53)에는, 흡인 구멍(531)이 형성되어 있어 기판(8)을 흡착 유지할 수 있도록 되어 있다. 흡인 구멍(531)은 도시하지 않은 흡인 펌프와 배관을 통해 접속되어 있다. 또한, 흡착 방식에 한정되지 않고, 가동 갈고리를 사용한 기계식 유지, 정전기를 사용한 정전 흡착, 자석을 사용한 자기 흡착 등, 기판(8)의 유지 구조로서는 임의의 방식을 사용할 수 있다. 기판(8)에는 전극(81)이 형성되어 있다. 기판(8)으로서는, 예를 들어 수지 기판, 글래스 기판, 필름 기판 등의 칩 부품(7)과 접합되는 측의 모든 형태의 것을 포함한다.
제어부(6)는 설정 데이터 및 측정 데이터의 기억 등을 행하는 기억부(61)와, 생산 조건 등을 입력하는 조건 입력부(62)와, 운전 상태 등을 표시하는 표시부(63)와, 각종 연산을 행하는 연산부(64)로 구성되어 있다. 제어부(6)는 초음파 발생기(521)의 제어나, 가압 기구(51)의 제어, 기판 스테이지(53)의 제어, 칩 이면 검사부(4)의 신호 검지 등 초음파 접합 장치(1) 전체의 제어를 행하고 있다.
다음에, 도 2의 동작 흐름도를 따라 초음파 접합 장치(1)의 동작을 설명한다.
우선, 위치 A에 정지한 칩 슬라이더(31)에 접착제가 이면(7b)에 부착된 칩 부품(7)을 탑재하여 흡착 유지한 후, 칩 슬라이더(31)를 위치 B로 이동시킨다(스텝 S01).
다음에, 제어부(6)가 사광 조사 수단(42)에 발광을 지령한다. 사광 조사 수단(42)의 발광된 광이 접착제에 조사되어 난반사한다. 카메라(41)는 접착제에 의한 산란광을 검출한다(스텝 S02).
다음에, 카메라(41)가 산란광을 검출한 상태에서, 칩 부품(7)의 이면(7b)의 면적에 대해, 카메라(41)가 검출한 산란광의 검출 면적과의 비율을 제어부(6)의 연산부(64)에서 계산하고, 이물질 부착률(IF)로서 기억부(61)에 기억시킨다(스텝 S03).
다음에, 조작자가 칩 슬라이더(31)로부터 접착제가 이면(7b)에 부착된 칩 부품(7)을 제거하고, 칩 슬라이더(31)를 위치 A로 이동하여 생산 준비를 행한다(스텝 S04).
다음에, 칩 공급부(2)에 칩 트레이(21)에 정렬 배치한 칩 부품(7)이 세트된다. 또한, 초음파 접합부(5)의 기판 스테이지(53)에 기판(8)이 세트된다. 칩 부품(7)은 이면(7b)이 Z방향 상향으로 되도록 정렬 배치되어 있다. 칩 부품(7)은 콜릿(22)에 의해 픽업되어, 위치 A에 대기하고 있는 칩 슬라이더(31)로 반송된다(스텝 S05).
다음에, 칩 슬라이더(31)로 반송된 칩 부품(7)을 흡착 유지하여, 위치 B로 칩 슬라이더(31)가 이동한다(스텝 S06).
다음에, 제어부(6)가 사광 조사 수단(42)에 발광을 지령한다(스텝 S07).
소정 시간 경과 후, 카메라(41)에 의해 검출한 산란광의 면적과 칩 부품(7)의 칩 이면(7b)의 면적의 비율을 제어부(6)의 연산부(64)에서 계산하여, 칩 부품(7)의 평행광 반사율(HR)을 구한다(스텝 S08).
다음에, 제어부(6)의 연산부(64)에서 스텝 S03에서 구한 이물질 부착률(IF)과 평행광 반사율(HR)을 비교하여, 평행광 반사율(HR)이 이물질 부착률(IF) 이상인 경우에는, 칩 부품(7)의 이면(7b)에 이물질이 부착되어 있다고 판단한다(스텝 S09).
스텝 S09에 있어서의 제어부(6)에서의 이물질 부착률(IF)과 평행광 반사율(HR)의 비교 동작은, 본 발명에 있어서의 비교 수단에 대응하고 있다.
또한, 이물질의 부착 상태를 엄밀하게 검사하거나, 혹은 실적에 기초하여 기준을 완화할 목적으로, 이물질 부착률(IF)에 1 이하의 값 혹은 1 이상의 값 등의 임의의 배율을 곱한 후, 스텝 S09의 판단을 행해도 된다.
다음에, 이물질이 부착되어 있지 않은 경우는, 칩 슬라이더(31)가 위치 C로 이동하여 칩 부품(7)의 흡착 유지를 해제한다. 위치 C에 칩 슬라이더(31)가 도착하면, 가압 실린더(511)가 신장되어 초음파 접합 헤드(52)가 하강하여, 초음파 혼(522)의 칩 유지면(523)에 칩 부품(7)의 이면(7b)이 흡착 유지된다(스텝 S10).
다음에, 칩 부품(7)이 칩 슬라이더(31)로부터 칩 유지면(523)에 전달되면, 칩 슬라이더(31)가 위치 A로 이동하여, 다음 칩 부품(7)의 수취를 위해 대기한다(스텝 S11).
다음에, 초음파 혼(522)의 칩 유지면(523)에 흡착 유지된 칩 부품(7)과 기판(8)의 위치 정렬이 행해진다. 위치 정렬은, 칩 부품(7)의 전극면(7a)에 형성된 위치 정렬용 마크와 기판(8)에 형성된 위치 정렬용 마크를 상하에 시야를 갖는 2시야 인식 수단(도시하지 않음) 등을 칩 부품(7)과 기판(8) 사이에 삽입하고, 인식한 위치 정렬용 마크의 데이터에 기초하여, 기판 스테이지(53)를 X, Y방향 및 회전 방향(θ방향)으로 구동함으로써 행해진다(스텝 S12).
다음에, 칩 부품(7)과 기판(8)의 위치 정렬이 완료되면, 가압 실린더(511)가 신장되어 초음파 헤드(52)가 하강하여, 칩 유지면(523)에 흡착 유지되어 있는 칩 부품(7)의 전극(71)이 기판(8)의 전극(81)에 접촉한다. 계속해서, 설정된 압박력으로 칩 부품(7)이 가압되는 동시에, 설정된 주파수가 초음파 발생기(521)로부터 출력되어, 초음파 혼(522)이 초음파 진동한다(스텝 S13).
소정 시간 경과하면, 칩 부품(7)의 전극(71)과 기판(8)의 전극(81)의 초음파 접합이 완료된다(스텝 S14).
다음에, 초음파 혼(522)의 칩 유지면(523)의 흡착 유지를 해제하고, 가압 실린더(511)를 줄어들게 하여 초음파 혼(522)을 상승시켜, 다음 칩 부품(7)의 전달의 준비를 행한다(스텝 S15).
스텝 S09에서 칩 부품(7)의 이면(7b)에 이물질이 검출된 경우는, 제어부(6)의 표시부(63)에 칩 부품(7) 이상 알람이 표시되어, 조작자에 의해 칩 슬라이더(31)로부터 칩 부품(7)이 제거된다(스텝 S16).
칩 부품(7)이 제거되면, 칩 슬라이더(31)는 위치 A로 이동한다(스텝 S17).
또한, 칩 부품(7)의 이면(7b)에 이물질이 검출된 경우, 자동으로 칩 슬라이더(31)가 불량 칩 부품용 스토커 등으로 이동하여 칩 부품(7)을 배출하도록 해도 좋다.
이상의 동작과 같이, 초음파 혼(522)의 칩 유지면(523)에 칩 부품(7)을 흡착 유지하기 전에, 흡착 유지되는 측인 칩 부품(7)의 이면(7b)을 칩 검사부(4)에서 검사하고 있으므로, 칩 부품(7)에 이물질이 부착되어 있어도, 초음파 접합 전에 사전에 이물질의 유무(이물질의 부착 상태)를 확인할 수 있다. 그로 인해, 초음파 혼(522)의 칩 유지면(523)에의 이물질의 부착을 미연에 방지할 수 있다. 이와 같이, 이물질이 칩 유지면(523)에는 부착되지 않으므로, 이물질의 퇴적에 의한 돌기가 칩 흡착면(523)에 발생하는 일이 없다. 그로 인해, 초음파 접합시의 칩 부품(7)과 칩 유지면(523)의 마찰 계수가 생산을 계속해도 일정하게 유지되어, 초음파 접합의 품질이 안정된다. 그리고 칩 유지면(523)의 정기적인 연마도 불필요해져, 초음파 혼(522)의 수명을 대폭 향상시킬 수 있어, 생산성이 대폭 향상된다.
또한, 칩 부품(7)의 이면(7b)을 비접촉으로 검사할 수 있어, 검사에 수반되는 이물질의 부착을 방지할 수 있다. 또한, 초음파 혼(522)의 칩 유지면(523)에 칩 부품(7)을 흡착 유지하기 전에 미리 설정한 이물질 부착률(IF)을 기준으로 이면(7b)의 비교 검사를 행하므로, 초음파 접합되는 칩 부품(7)의 품질이 안정된다.
다음에, 본 발명의 제2 실시 형태에 대해 도 3의 개략 측면도와 도 4의 동작 흐름도를 사용하여 설명한다. 도 3은 제1 실시 형태의 초음파 접합 장치(1)에 칩 세정부(9)가 추가된 형태로 되어 있다. 제1 실시 형태에서 사용한 부호는 그대로 사용한다.
제2 실시 형태의 초음파 접합 장치(1)는, 칩 슬라이더(31)가 칩 이면 검사부(4)의 정지 위치인 위치 B 후에, 칩 세정부(9)에서 정지하도록 되어 있다. 칩 세정부(9)의 정지 위치를 위치 D로 한다.
칩 세정부(9)에는, 전술한 바와 같이 플라즈마 세정 수단 또는 자외선 세정 수단, 유기 용제 세정 수단 등을 사용할 수 있다. 초음파 혼(522)의 칩 유지면(523)에 칩 부품(7)의 이면(7b)을 흡착 유지하기 전에, 칩 부품(7)의 이면(7b)을 세정하고 있으므로, 이물질을 확실하게 제거할 수 있다.
도 4는 제2 실시 형태의 초음파 접합의 동작 흐름도이다. 제1 실시 형태에서 사용한 스텝 S01 내지 S15는 그대로 사용한다. 제1 실시 형태에서는 스텝 S16에 있어서 이물질이 부착되어 있는 칩 부품(7)은 제거되게 되어 있지만, 제2 실시 형태에서는 칩 슬라이더(31)가 위치 D로 이동하여 칩 세정부(9)에서 칩 부품(7)의 이면(7b)에 부착되어 있는 이물질을 세정한다(스텝 S18).
다음에, 칩 슬라이더(31)를 위치 C로 이동하여 세정이 완료된 칩 부품(7)을 초음파 혼(522)의 칩 유지면(523)에 흡착 유지하여, 제1 실시 형태의 스텝 S10 이후를 행한다.
이와 같이, 초음파 혼(522)의 칩 유지면(523)에 칩 부품(7)을 흡착 유지하기 전에, 흡착 유지되는 측인 칩 부품(7)의 이면(7b)을 칩 검사부(4)에서 검사하여, 이물질이 있는 경우는 칩 세정부(9)에서 칩 부품(7)의 이면(7b)을 세정하고 있으므로, 칩 부품(7)에 이물질이 부착되어 있어도 초음파 접합 전에 사전에 이물질을 제거할 수 있다. 그로 인해, 초음파 혼(522)의 칩 유지면(523)에의 이물질의 부착을 미연에 방지할 수 있다. 이물질이 칩 유지면(523)에는 부착되지 않으므로, 이물질의 퇴적에 의한 돌기가 칩 유지면(523)에 발생하는 일이 없다. 그로 인해, 초음파 접합시의 칩 부품(7)과 칩 유지면(523)의 마찰 계수가 생산을 계속해도 일정하게 유지되어, 초음파 접합의 품질이 안정된다. 그리고 칩 유지면(523)의 정기적인 연마도 불필요해져, 초음파 혼(522)의 수명을 대폭 향상시킬 수 있어, 생산성이 대폭 향상된다.
다음에, 제3 실시 형태에 대해 도 5의 동작 흐름도를 사용하여 설명한다. 제2 실시 형태에서 사용한 초음파 접합 장치(1)와 부호는 그대로 사용한다. 제2 실시 형태에서 사용한 스텝 S01 내지 S04, S06 내지 S15는 그대로 사용한다.
제3 실시 형태의 동작 흐름도에서는, 제2 실시 형태의 흐름도의 스텝 S05에, 세정 횟수를 0으로 리셋하는 공정을 추가하고 있다(스텝 S05'). 또한, 스텝 S09에서「이물질 있음」이라고 판단한 경우의 처리를 변경하고 있다.
구체적으로는, 스텝 S09에서「이물질 있음」이라고 판단된 경우, n회째의 세정인지 여부를 확인하고(스텝 S19), 추가 세정의 필요성을 정하도록 되어 있다. n의 값은, 미리 칩 부품(7)의 생산 로트의 그레이드 등에 의해 조작자가 제어부(6)의 조건 입력부(62)를 사용하여 기억부(61)에 기억시키고 있다.
세정 횟수가 n회에 도달하고 있지 않은 경우는, 칩 슬라이더(31)가 위치 D로 이동하여, 칩 세정부(9)에서 칩 이면(7b)의 세정이 소정 시간 행해진다(스텝 S20). 칩 세정부(9)는, 전술한 바와 같이 플라즈마 세정 수단 또는 자외선 세정 수단, 유기 용제 세정 수단 등을 사용할 수 있다.
칩 이면(7b)의 세정이 완료되면, 세정 횟수에 1을 가산한다(스텝 S21). 다음에, 칩 슬라이더(31)가 위치 B로 이동하여, 다시 칩 이면(7b)의 비교 검사를 행하도록 되어 있다.
세정 횟수가 n회에 도달한 경우는, 제어부(6)의 표시부(63)에 칩 부품(7) 이상 알람이 표시되어, 조작자에 의해 칩 슬라이더(31)로부터 칩 부품(7)이 제거된다(스텝 S22).
칩 부품(7)이 제거되면, 칩 슬라이더(31)는 위치 A로 이동한다(스텝 S23).
또한, 칩 부품(7)의 이면(7b)에 이물질이 검출된 경우, 자동으로 칩 슬라이더(31)가 불량 칩 부품용 스토커 등으로 이동하여 칩 부품(7)을 배출하도록 해도 좋다.
이와 같이, 초음파 혼(522)의 칩 유지면(523)에 칩 부품(7)을 흡착 유지하기 전에, 흡착 유지되는 측인 칩 부품(7)의 이면(7b)을 칩 검사부(4)에서 검사하여, 이물질이 있는 경우는 칩 세정부(9)에서 칩 부품(7)의 이면(7b)을 세정하고, 다시 칩 이면(7b)을 칩 검사부(4)에서 비교 검사하는 공정을 마련하고 있으므로, 칩 부품(7)에 이물질이 부착되어 있어도 초음파 접합 전에 사전에 이물질의 유무를 확인할 수 있다. 그리고 설정된 세정 횟수(n)까지 칩 이면(7b)을 반복 세정·검사하고 있으므로, 칩 이면(7b)에 이물질이 부착되어 있지 않은 칩 부품(7)을 초음파 혼(522)에 의해 확실하게 공급할 수 있다. 그로 인해, 초음파 혼(522)의 칩 유지면(523)에의 이물질의 부착을 보다 확실하게 미연에 방지할 수 있다. 이물질이 칩 유지면(523)에 부착되지 않으므로, 이물질의 퇴적에 의한 돌기가 칩 유지면(523)에 발생하는 일이 없다. 그로 인해, 초음파 접합시의 칩 부품(7)과 칩 유지면(523)의 마찰 계수가 생산을 계속해도 일정하게 유지되어, 초음파 접합의 품질이 안정된다. 그리고 칩 유지면(523)의 정기적인 연마도 불필요해져, 초음파 혼(522)의 수명을 대폭 향상시킬 수 있어, 생산성이 대폭 향상된다.
또한, 제1 실시 형태 내지 제3 실시 형태에서는, 미리 칩 이면(7b)에 접착제가 부착된 칩 부품(7)을 사용하여 이물질 부착률(IF)을 제어부(6)의 기억부(61)에 기억시키고 있었지만, 칩 부품(7)의 생산 로트의 그레이드 등으로부터 조작자의 지식에 기초하여 기준이 되는 이물질 부착률(IF)을 설정해도 된다. 또한, 임의로 설정한 이물질 부착률(IF)로 생산을 개시하고, 정기적으로 초음파 혼(522)의 칩 유지면(523)의 오염 상태를 별도로 관측하여, 오염이 진행되는 것 같으면 이물질 부착률(IF)을 재설정하는 등, 적절하게 설정을 변경해도 된다.
또한, 제2 실시 형태와 제3 실시 형태에서는, 칩 이면 검사부(4)에서 칩 이면(7b)의 이물질의 비교 검사를 행한 후, 칩 세정부(9)에서 칩 이면(7b)을 세정하고 있었지만, 칩 세정부(9)에서 칩 이면(7b)을 세정한 후, 칩 이면 검사부(4)에서 칩 이면(7b)의 비교 검사를 행해도 된다.
[산업상의 이용 가능성]
본 발명은, 칩 부품의 전극을 기판의 전극에 초음파 접합하는 모든 초음파 접합 장치에 적용할 수 있다.
1 : 초음파 접합 장치
2 : 칩 공급부
21 : 칩 트레이
22 : 콜릿
23 : 가이드 레일
3 : 칩 반송부
31 : 칩 슬라이더
32 : 구동 기구
33 : 흡인 구멍
34 : 볼 나사
35 : 서보 모터
4 : 칩 이면 검사부
41 : 카메라
42 : 사광 조사 수단
43 : 차폐판
5 : 초음파 접합부
51 : 가압 기구
511 : 가압 실린더
512 : 로드
513 : 헤드 지지 부재
514 : 상면
52 : 초음파 접합 헤드
521 : 초음파 발생기
522 : 초음파 혼
523 : 칩 유지면
524 : 흡인 구멍
53 : 기판 스테이지
531 : 흡인 구멍
6 : 제어부
61 : 기억부
62 : 조건 입력부
63 : 표시부
64 : 연산부
7 : 칩 부품
7a : 전극면
7b : 이면
71 : 전극
8 : 기판
81 : 전극
9 : 칩 세정부

Claims (6)

  1. 한쪽면에 전극이 형성된 전극면을 갖고, 전극면에 대한 이면이 초음파 혼에 흡착 유지되는 칩 부품에 초음파 진동을 부여함으로써, 기판의 전극에 칩 부품의 전극을 초음파 접합하는 초음파 접합 장치이며,
    칩 부품의 이면을 초음파 혼에 흡착 유지하기 전에 칩 부품의 이면을 검사하는 칩 이면 검사 수단을 구비하며,
    상기 칩 이면 검사 수단이,
    칩 부품의 이면의 이물질 부착 상태를 관찰하는 관찰 수단과,
    상기 관찰 수단의 관찰 결과와 미리 설정한 이물질 부착률을 비교하는 비교 수단으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는, 초음파 접합 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 칩 부품의 이면을 초음파 혼에 흡착 유지하기 전에 칩 부품의 이면을 플라즈마에 의해 세정하는 플라즈마 세정 수단을 구비하고 있는, 초음파 접합 장치.
  4. 제1항에 있어서, 칩 부품의 이면을 초음파 혼에 흡착 유지하기 전에 칩 부품의 이면을 자외선에 의해 세정하는 자외선 세정 수단을 구비하고 있는, 초음파 접합 장치.
  5. 제1항에 있어서, 칩 부품의 이면을 초음파 혼에 흡착 유지하기 전에 칩 부품의 이면을 유기 용제를 사용하여 세정하는 유기 용제 세정 수단을 구비하고 있는, 초음파 접합 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 칩 부품의 이면의 관찰 수단이,
    칩 부품의 이면의 법선 방향에 배치되어 칩 부품의 이면으로부터의 산란광을 관찰하는 카메라와,
    상기 카메라와 칩 부품의 이면을 연결하는 법선에 대해 소정의 기울기를 갖는 방향에 배치된 광원으로부터 칩 부품의 이면에 소정의 각도로 광을 조사하는 사광 조사 수단을 갖는, 초음파 접합 장치.
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